復(fù)制皮膚、骨髓，創(chuàng)建骨骼、心臟，修復(fù)傷口，讓癱瘓者重新行走……這些在科幻片中出現(xiàn)的情節(jié)，如今正在現(xiàn)實中上演。而這，只不過是生物技術(shù)的冰山一角。

基因診斷、DNA存儲、生物芯片、雜交育種……21世紀的今天，一系列過去難以想象的新技術(shù)、新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，人類的生產(chǎn)生活乃至生命本身正因此發(fā)生巨大變化。

生物是地球上最廣泛的存在。以生物為主體，生物技術(shù)自然涉及生命健康和生產(chǎn)生活的方方面面

當前，新一代生物經(jīng)濟的外延不斷擴大，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用場景不斷刷新，生物技術(shù)的發(fā)展有可能從根本上解決世界人口、糧食、資源、環(huán)境和氣候等影響人類生存與發(fā)展的重大問題。

生命之變

如果說互聯(lián)網(wǎng)從手段上改變了人類信息傳播和溝通交流的方式，那么，生物技術(shù)帶來的變革足以會影響到地球上的一切生命體及其生存狀態(tài)。

約20年前，理查德·W·奧利弗在《即將到來的生物科技時代：全面揭示生物物質(zhì)時代的新經(jīng)濟法則》一書中預(yù)言，生物物質(zhì)經(jīng)濟將以爆炸性的態(tài)勢在短時間內(nèi)為全球經(jīng)濟帶來革命性的發(fā)展。

從1953年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，到1990年啟動人類基因組計劃，再到2000年以后不斷取得階段性成果，尤其是近年來，隨著現(xiàn)代生命科學(xué)快速發(fā)展以及與信息、材料、能源等技術(shù)加速融合，高通量測序、基因組編輯和生物信息分析等現(xiàn)代生物技術(shù)的突破與產(chǎn)業(yè)化快速演進，生物經(jīng)濟正加速成為繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟之后的第四個經(jīng)濟形態(tài)。

在中科院微生物研究所微生物資源與大數(shù)據(jù)中心主任馬俊才看來，快速進步的生物技術(shù)孕育著未來生物經(jīng)濟發(fā)展的無限動能。

這從新冠肺炎疫情防控上便可見微知著。預(yù)防靠生物疫苗、診斷靠核酸生物檢測、治療靠生物特效藥、后續(xù)的康復(fù)和預(yù)防后遺癥靠生物醫(yī)療……靶向藥物、細胞治療、基因檢測、智能型醫(yī)療器械、可穿戴即時監(jiān)測設(shè)備、遠程醫(yī)療、健康大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在防治新冠肺炎中的普及應(yīng)用，正在改變著傳統(tǒng)的疾病預(yù)防、檢測、治療模式，也讓世界看到了生物醫(yī)療巨大的應(yīng)用前景和市場潛力。

生物醫(yī)藥只是生物經(jīng)濟的一大重要組成部分。除此之外，生物經(jīng)濟還包括生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物資源、生物安全、生態(tài)環(huán)境、生物服務(wù)、生物信息等眾多領(lǐng)域。

當前，新一代生物經(jīng)濟的外延正不斷擴大，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用場景不斷刷新，生物技術(shù)的發(fā)展有可能從根本上解決世界人口、糧食、資源、環(huán)境和氣候等影響人類生存與發(fā)展的一眾重大問題。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，借助新一代生物技術(shù)可設(shè)計疾病發(fā)生發(fā)展的人工干預(yù)途徑，促進基因治療、細胞治療、免疫治療的快速發(fā)展，為攻克人類重大疾病帶來希望。如CRISPRCas9基因療法被直接用于臨床試驗，并成功治愈遺傳性致盲疾病“萊伯氏先天性黑蒙癥”；2020年6月，我國成功實施了多基因編輯豬-恒河猴異種肝、心、腎器官移植；美國研究人員使用CRISPR基因編輯技術(shù)剔除了非人靈長類動物基因組中一種與人類免疫缺陷病毒密切相關(guān)的猴免疫缺陷病毒，為治愈艾滋病帶來了曙光。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，利用基因工程、細胞工程和胚胎工程等現(xiàn)代生物技術(shù)，一系列性能優(yōu)良的動植物新品種的育種新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)正在不斷孵化。生物育種技術(shù)的進步，極大地促進了動植物營養(yǎng)價值的改進、抗病性的增強以及產(chǎn)量的提高。矮化育種、雜種優(yōu)勢利用等每一次種業(yè)技術(shù)的重大變革，都使水稻產(chǎn)量提高10%-15%。

此外，在能源領(lǐng)域，生物能源已占可再生能源供應(yīng)的2/3以上，且大有可為。

數(shù)據(jù)顯示，生物制造產(chǎn)品比傳統(tǒng)石化產(chǎn)品平均節(jié)能30%-50%，減少環(huán)境影響20%-60%。微生物及其組成成分正在越來越多地被用于清除工業(yè)廢物、修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，生物質(zhì)能正在成為推動能源生產(chǎn)消費革命的重要力量，一個基于碳素循環(huán)利用的綠色經(jīng)濟模式正在建立。

目前，全球有29個國家種植轉(zhuǎn)基因作物，面積累計達到400多億畝

美國麥肯錫研究院報告分析預(yù)測，生物革命將在未來10-20年內(nèi)產(chǎn)生2-4萬億美元的直接經(jīng)濟影響，其中一半以上來自醫(yī)療衛(wèi)生以外的領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)和紡織業(yè)等。

同時，生物技術(shù)改寫了人類社會在漫長發(fā)展歷史過程中的重要進程，例如信息存儲。

生物技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)的融合，給信息存儲帶來了新思路，各種基于生物介質(zhì)的存儲技術(shù)應(yīng)運而生，如高容量DNA存儲技術(shù)、寡肽存儲技術(shù)、蠶絲蛋白存儲技術(shù)等。

DNA存儲這項顛覆性的生物技術(shù)，讓解決數(shù)據(jù)爆炸問題成為可能。

作為已知最密集、穩(wěn)定的存儲介質(zhì)之一，DNA具有密度大、耗能低、無磨損和壽命長等潛在優(yōu)勢。DNA存儲可將存儲的容量極限提高7個量級。不僅如此，它的壽命可以達到幾十萬年甚至百萬年，解決了人類文明長期存儲的問題，且DNA幾乎不需要能耗來存儲。倘若能夠把數(shù)據(jù)存儲在DNA的字母序列中，用DNA存儲數(shù)據(jù)便成為可能。有科學(xué)家指出，這將大大提高人類數(shù)據(jù)存儲的能力，意味著“一個邊長約1米的DNA立方體就完全可以滿足目前全世界一年的存儲需求”。

資料顯示，DNA存儲研究最前沿的瑞士科研部門已經(jīng)保存了83KB的文件在DNA中，一個是《1921年瑞士聯(lián)邦憲章》，另一個是阿基米德重寫本。

當前，現(xiàn)代生物技術(shù)的一系列重要進展和重大突破正在加速向應(yīng)用領(lǐng)域滲透。中國工程院院士曹雪濤在生物技術(shù)創(chuàng)新大會上表示，“以生物技術(shù)一系列重大突破為基礎(chǔ)，人類已經(jīng)從認識生命進入到設(shè)計生命乃至創(chuàng)造生命，從治療疾病進入到治愈疾病乃至預(yù)防疾病的一個歷史的發(fā)展新階段?！?/p>

“生物經(jīng)濟的價值就如同月球上的珍貴礦產(chǎn)資源一樣，是巨大機遇，但缺乏先進的科技和精良的工具很難批量制造和生產(chǎn)生物產(chǎn)品”，中國人民大學(xué)重陽金融研究院宏觀研究部主任劉玉書表示，隨著軟硬件的發(fā)展，特別是人工智能、大數(shù)據(jù)、高精尖電鏡等科研和生產(chǎn)工具的普及，生物領(lǐng)域這些“藏在月球上的稀有珍貴礦石”發(fā)揮價值的時代真正來臨了。

生物經(jīng)濟主要包括生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物醫(yī)藥、生物能源、生態(tài)環(huán)境、生物服務(wù)、生物資源、生物安全、生物信息等行業(yè)領(lǐng) 域，是 繼 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟之后的第四個經(jīng)濟形態(tài)。

新一代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，為攻克人類重大疾病帶來希望

萬物共生

“山無蹊隧，澤無舟梁；萬物群生，連屬其鄉(xiāng)；禽獸成群，草木遂長?！鼻f子在《莊子·馬蹄》中描繪了一幅萬物共生的美好圖景。如今，隨著社會的演變發(fā)展，生物經(jīng)濟時代的到來，正在讓人類的這一憧憬變?yōu)楝F(xiàn)實。

現(xiàn)代生物技術(shù)與計算機微電子技術(shù)、新材料、新能源、航天技術(shù)等被一同列為高科技，被認為是21世紀科學(xué)技術(shù)的核心。

在我國，快速進步的生物技術(shù)正在為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新動能。

作為我國首部生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，國家發(fā)展改革委5月10日發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》提出要從4個方面部署培育支柱產(chǎn)業(yè)：加快生物技術(shù)賦能健康產(chǎn)業(yè)、加快生物育種技術(shù)賦能生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、加快生物制造技術(shù)賦能生物能源和生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)、加快信息技術(shù)賦能生物信息產(chǎn)業(yè)。

在生物健康產(chǎn)業(yè)方面，早在“十三五”期間，我國生物醫(yī)藥技術(shù)和生物醫(yī)藥市場發(fā)育既已取得突破性進展，形成了長三角、京津冀、粵港澳大灣區(qū)等產(chǎn)業(yè)集聚中心。

早在“十三五”期間，我國生物醫(yī)藥技術(shù)和生物醫(yī)藥市場發(fā)育既已取得突破性進展

近年來，特別是在防控新冠肺炎疫情中，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進入加速發(fā)展期。數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國生物醫(yī)藥市場規(guī)模達到4644億元。生物醫(yī)藥企業(yè)也備受資本青睞，科創(chuàng)板上市企業(yè)中生物企業(yè)占比達1/3。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院測算，生物醫(yī)藥領(lǐng)域的投融資規(guī)模飛速擴張，2021年融資總額超過1100億元，較2020年增長26%。

在生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)方面，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國農(nóng)作物種業(yè)科技創(chuàng)新水平從跟蹤、模仿步入并跑和領(lǐng)跑并存的新階段，已建立較完善的農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)體系。國家知識產(chǎn)權(quán)局知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展研究中心2021年發(fā)布的《生物育種產(chǎn)業(yè)專利導(dǎo)航研究成果》顯示，目前我國生物育種專利申請量排名全球第一，其中分子標記育種專利申請量排名已超過美國，成為申請量最多的國家。

目前，我國已經(jīng)開展了農(nóng)作物種質(zhì)資源的規(guī)?；硇途珳疏b定與全基因組基因型鑒定，精細定位和克隆了一批重要性狀的有利基因，掌握具有重大育種價值的新基因400個左右。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)孔令讓教授團隊、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)馬正強教授團隊克隆了小麥抗赤霉病關(guān)鍵基因，為攻克小麥癌癥赤霉病提供重要基因資源。

目前，我國已經(jīng)開展了農(nóng)作物種質(zhì)資源的規(guī)模化表型精準鑒定與全基因組基因型鑒定

DNA存儲這項顛覆性的生物技術(shù)，讓解決數(shù)據(jù)爆炸問題成為可能

我國農(nóng)作物和畜禽種業(yè)市場接近6000億元，成為全球最大種業(yè)市場。據(jù)《2021年中國農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展報告》統(tǒng)計，2020年我國有種子企業(yè)6118家，資產(chǎn)總額2425．21億元，資產(chǎn)總額1億元以上的432家，其中10億元以上企業(yè)27家，實現(xiàn)種子銷售收入777．10億元，利潤69．57億元。

在生物能源和生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)方面，由于生物質(zhì)能上游原材料豐富且廣泛，在國家大力支持和推廣下，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機量迅速增加，生物質(zhì)發(fā)電量也在快速增長。2021年，中國生物質(zhì)發(fā)電累計裝機量為3798萬千瓦，較2015年增加了2767萬千瓦，年復(fù)合增長率達到20．48%。我國生物質(zhì)發(fā)電量從2015年的527億千瓦時增加到2021年的1637億千瓦時，年復(fù)合增長率達到17．58%。生物質(zhì)發(fā)電量占總發(fā)電量比重從2015年的0．92%上升到2021年的2．02%，7年擴大1．1個百分點。

不僅如此，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長，可帶動農(nóng)村生物質(zhì)資源的收儲、加工、運輸、應(yīng)用，助力農(nóng)民增收致富。在山東省鄄城縣，長青集團投資的生物質(zhì)發(fā)電項目每年可利用農(nóng)林廢棄物近40萬噸，直接和間接帶動就業(yè)1000余人，為當?shù)匕傩赵黾幽晔杖?．1億元。

數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計未來十年，石油化工、煤化工產(chǎn)品的35%可被生物制造產(chǎn)品替代，成為可再生產(chǎn)品，對能源、材料、化工等領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。牛奶、食糖、油脂、植物藥物在內(nèi)的食品，以及天然產(chǎn)物等農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，一旦實現(xiàn)工業(yè)生物制造，將產(chǎn)生顛覆性影響，其全球經(jīng)濟規(guī)模也十分可觀。

預(yù)計未來十年，石油化工、煤化工產(chǎn)品的35%可被生物制造產(chǎn)品替代

也就是說，生物技術(shù)將會給農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)等多產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性的變革。

生物技術(shù)將會給農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)等多產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性的變革

中國宏觀經(jīng)濟研究院研究員姜江表示，“十四五”乃至未來中長期，激發(fā)強大內(nèi)需潛力是建設(shè)生物經(jīng)濟強國的重要抓手。

專家認為，在生物經(jīng)濟時代，基因正以革命性的手段改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式，重塑著世界。通過生物、信息、物質(zhì)跨界大融合，世界經(jīng)濟社會發(fā)展的主流將從“萬物互聯(lián)”轉(zhuǎn)向“萬物共生”。

專家認為，在生物經(jīng)濟時代，基因正以革命性的手段改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式，重塑著世界。通過生物、信息、物質(zhì)跨界大融合，世界經(jīng)濟社會發(fā)展的主流將從‘萬物互聯(lián)’轉(zhuǎn)向‘萬物共生’。